CN114932852B - 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法 - Google Patents

一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114932852B
CN114932852B CN202210605397.1A CN202210605397A CN114932852B CN 114932852 B CN114932852 B CN 114932852B CN 202210605397 A CN202210605397 A CN 202210605397A CN 114932852 B CN114932852 B CN 114932852B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
hydraulic cylinder
load
frame
load balancing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210605397.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114932852A (zh
Inventor
潘羽飞
王继新
刘超勤
孔维城
索喆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202210605397.1A priority Critical patent/CN114932852B/zh
Publication of CN114932852A publication Critical patent/CN114932852A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114932852B publication Critical patent/CN114932852B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P1/00—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading
    • B60P1/04—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading with a tipping movement of load-transporting element
    • B60P1/28—Tipping body constructions
    • B60P1/283—Elements of tipping devices
    • B60P1/286—Loading buckets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P1/00—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading
    • B60P1/04—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading with a tipping movement of load-transporting element
    • B60P1/16—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading with a tipping movement of load-transporting element actuated by fluid-operated mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D33/00—Superstructures for load-carrying vehicles
    • B62D33/02—Platforms; Open load compartments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Loading Or Unloading Of Vehicles (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法，均载装置包括车架、均载装置、载重检测模块、决策模块和电液控制执行模块；均载装置设置于车架各横梁之间的纵梁上，包括焊接于纵梁上的液压缸固定支座、固定于支座上的液压缸、安装在液压缸活塞杆上的上法兰盘和固定于法兰盘上的圆形橡胶垫；载重检测模块实时监测车厢与载货总重和车架偏载情况，决策模块针对低于平均压力的液压缸，基于自适应PID控制进行压力近似时间同步调控，电液控制执行模块接收控制指令完成决策任务。本发明可以有效解决矿用自卸车在装物料和运输过程中车架受力不均匀的问题。

Description

一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法
技术领域
本发明涉及矿用自卸车运输领域，更具体而言，涉及一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法。
背景技术
矿用自卸车是大型矿区物料运输的主要工具，具有机动灵活、转弯半径小、爬坡能力强等特点，在矿区发挥着越来越重要的作用。自卸车在装物料时，挖掘机或装载机无法做到每斗物料均匀洒落在车厢内部，此时自卸车车架受载不均匀，严重情况下会直接压溃车架造成事故；在运输过程中，上下坡、转弯等工况下也会使车架受载不均匀；不均匀受载会使得车架、车厢变形，二者的接触形式将会存在线接触、点接触，造成应力集中，车架更易发生失效。因此，研究一种车架均载装置是非常必要的。
发明内容
本发明提供了一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法，用于解决自卸车在作业时车架不能受力均匀的技术问题。
一种矿用自卸车车架均载装置，包括车架、均载装置、载重检测模块、决策模块和电液控制执行模块；
所述均载装置设置于车架各横梁之间的纵梁上，液压缸固定支座与纵梁内侧焊接固定连接，液压缸通过其法兰盘底座与支座螺栓固定连接，上法兰盘与液压缸的活塞杆端部通过螺栓固定连接，圆形橡胶垫与上法兰盘固定连接；
所述载重检测模块包括压力传感器和销轴称重传感器，压力传感器用于测量自卸车举升油缸压力和均载装置中的液压缸压力，销轴称重传感器用于测量自卸车车厢与车架铰接位置的压力；
所述决策模块根据载重检测模块的反馈信息，基于自适应PID控制算法，针对均载装置中缸压小于平均压力的液压缸进行压力调控；
所述电液控制执行模块接收控制指令，完成决策任务。
进一步地，所述均载装置设置于车厢下方，即车架主要承载区域，在两侧纵梁成对称分布。
进一步地，所述上法兰盘的上表面高于车架上表面20mm，该位置作为均载装置未工作时的初始状态。
进一步地，所述圆形橡胶垫的直径要大于上法兰盘的直径。
一种矿用自卸车车架均载装置的均载控制方法，具体包括以下步骤：
S1、载重检测模块通过压力传感器和销轴称重传感器获取举升油缸、各均载装置的液压缸以及车厢车架铰接位置的压力值；
S2、根据S1获取的压力值，计算此时的平均压力值(即车架均载时的压力)
Figure BDA0003671101890000021
其中，Fmean是平均压力，
Figure BDA0003671101890000022
是举升缸压力和，α是举升液压缸轴线与竖直方向的夹角，
Figure BDA0003671101890000023
是各个均载装置中液压缸的压力和，
Figure BDA0003671101890000024
是车厢车架铰接位置的压力和，m是举升缸的数量，n是布置在车架上的均载装置的数量；
S3、计算各均载装置的液压缸压力
Figure BDA0003671101890000025
与平均压力(Fmean)的差值，记为V1,V2...Vn，标记差值为负数的均载装置；
S4、决策模块针对被标记的均载装置，基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力；
S5、电液控制执行模块接收控制指令，驱动电液比例阀，提高被标记的均载装置中液压缸的压力。
进一步地，所述S4基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力的具体方法为：
1)以平均压力与液压缸实际压力的偏差作为输入，采用粒子群算法优化PID控制的三个参数Kp,Ki,Kd，并记录每代控制系统达到稳态的时间；
2)S3中负差值最大的均载装置记为Jmax，其余负差值的均载装置记为J1,J2...Ji，Jmax在最优参数组合下的稳态时间记为t，分别计算J1,J2...Ji在控制参数寻优过程中每一代的稳态时间与t的误差；
3)选取最小误差对应的稳态时间，记为t1,t2...ti，则稳态时间t1,t2...ti对应的参数组合Kp,Ki,Kd就是J1,J2...Ji的PID控制参数。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的均载装置结构简单，易于加工，可实现批量生产；圆形橡胶垫因其可变形特性，可以较好地贴合车厢，避免了因线接触或点接触引起的应力集中，同时橡胶垫可以起到缓冲减震的作用，降低颠簸路面对均载装置的负面影响。本发明提出的方法可以实时监测自卸车在作业过程(装物料、上坡、下坡、转弯等)中载重情况和车架是否偏载，若发生车架受力不均的情况，系统快速响应，调整部分均载用液压缸压力，实现车架受力均匀的目的。保证自卸车车架在大部分情况下受力均匀，可有效提高其可靠性，延长使用寿命，在一定程度上降低矿山开采成本。本发明提出的车架均载装置及其控制方法同样适用于具有相似车架结构的各类型货车。
附图说明
图1为本发明提出的整体结构图；
图2为本发明提出的均载装置结构示意图；
图3为均载装置的分布示意图；
图4为自卸车车厢内部物料分布示意图；
图5为本发明提出的控制方法流程图；
图中：1-车架(车厢下方的承载区域)；2-均载装置；21-液压缸固定支座；22-液压缸；23-上法兰盘；24-圆形橡胶垫。
具体实施方式
如图1所示，一种矿用自卸车车架均载装置，包括车架1、均载装置2、载重检测模块、决策模块和电液控制执行模块；
如图1和图2所示，所述均载装置2设置于车架各横梁之间的纵梁上，液压缸固定支座21与纵梁内侧焊接固定连接，液压缸22通过其法兰盘底座与支座21螺栓固定连接，上法兰盘23与液压缸22的活塞杆端部通过螺栓固定连接，圆形橡胶垫24与上法兰盘23固定连接；
所述载重检测模块包括压力传感器和销轴称重传感器，压力传感器用于测量自卸车举升油缸压力和均载装置中的液压缸压力，销轴称重传感器用于测量自卸车车厢与车架铰接位置的压力；
所述决策模块根据载重检测模块的反馈信息，基于自适应PID控制算法，针对均载装置中缸压小于平均压力的液压缸进行压力调控；
所述电液控制执行模块接收控制指令，完成决策任务。
进一步地，所述均载装置设置于车厢下方，即车架主要承载区域，在两侧纵梁成对称分布，具体如图3所示。值得注意的是，图3所示的布置形式仅为某一型号的自卸车车架，其他规格的车架需要按照实际情况布置；所示的车架仅为车厢下方部分，并未展示车头处车架部分。
进一步地，如图2所示，所述上法兰盘23的上表面要高于车架1上表面20mm，该位置作为均载装置未工作时的初始状态。
进一步地，如图2所示，所述圆形橡胶垫的直径要大于上法兰盘的直径。
一种矿用自卸车车架均载装置的均载控制方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1、载重检测模块通过压力传感器和销轴称重传感器获取举升油缸、各均载装置的液压缸以及车厢车架铰接位置的压力值；
S2、根据S1获取的压力值，计算此时的平均压力值(即车架均载时的压力)
Figure BDA0003671101890000051
其中，Fmean是平均压力，
Figure BDA0003671101890000052
是举升缸压力和，α是举升液压缸轴线与竖直方向的夹角，
Figure BDA0003671101890000053
是各个均载装置中液压缸的压力和，
Figure BDA0003671101890000054
是车厢车架铰接位置的压力和，m是举升缸的数量，n是布置在车架上的均载装置的数量；
S3、计算各均载装置的液压缸压力
Figure BDA0003671101890000055
与平均压力(Fmean)的差值，记为V1,V2...Vn，标记差值为负数的均载装置；
S4、决策模块针对被标记的均载装置，基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力；
S5、电液控制执行模块接收控制指令，驱动电液比例阀，提高被标记的均载装置中液压缸的压力。
进一步地，所述S4基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力的具体方法为：
1)以平均压力与液压缸实际压力的偏差作为输入，采用粒子群算法优化PID控制的三个参数Kp,Ki,Kd，并记录每代控制系统达到稳态的时间；
2)S3中负差值最大的均载装置记为Jmax，其余负差值的均载装置记为J1,J2...Ji，Jmax在最优参数组合下的稳态时间记为t，分别计算J1,J2...Ji在控制参数寻优过程中每一代的稳态时间与t的误差；
3)选取最小误差对应的稳态时间，记为t1,t2...ti，则稳态时间t1,t2...ti对应的参数组合Kp,Ki,Kd就是J1,J2...Ji的PID控制参数。
以下结合实施例对本发明做进一步详细地描述。
本发明中自卸车车架均载装置的均载控制方法的实施例1：
如图4所示，自卸车装物料过程中，挖掘机或装载机第一斗物料在车厢内散落不均匀，导致车架受载不均匀。载重检测模块通过压力传感器和销轴称重传感器获取举升油缸、各均载装置的液压缸以及车厢车架铰接位置的压力值；计算平均压力Fmean，其中举升缸数量为1，均载用液压缸数量为8；计算均载用液压缸1～8的实际压力
Figure BDA0003671101890000061
与平均压力Fmean的差值，记为V1,V2...Vn，由图4所示情况可以看出，均载用液压缸1～4的差值为负数，因此对1～4液压缸进行标记；决策模块针对1～4液压缸，分别进行基于粒子群算法的PID参数寻优，并记录每一代系统达到稳态的时间，由图4所示情况可以看出，液压缸1的负差值最大，因此选择液压缸1在最优参数组合下的稳态时间t1为衡量标椎，计算液压缸2～4在寻优过程中每一代的稳态时间与t1的误差，选择液压缸2～4中误差最小的稳态时间，记为t2,t3,t4，对应的PID参数组合为
Figure BDA0003671101890000071
在保证控制性能的基础上实现压力近似时间同步调控；电液控制执行模块接收指令，完成决策任务。1～4液压缸压力增大，可以有效缓解5～8液压缸的压力，实现车架均匀受力的目的。
本发明中自卸车车架均载装置的均载控制方法的实施例2：
矿用自卸车在运输过程中，以转弯工况为例，车架外侧受力增大，因此外侧均载用液压缸压力变大，内侧液压缸压力变小且低于平均压力，决策模块针对内侧液压缸进行自适应PID控制，近似时间同步调整压力，以缓解外侧车架受力严重的情况。上坡、下坡工况同样适用，在此不展开叙述。
本发明中自卸车车架均载装置的均载控制方法的实施例3：
矿用自卸车在卸料及空载行驶阶段，均载用液压缸处于初始状态，无需工作。

Claims (2)

1.一种矿用自卸车车架均载装置的均载控制方法，其中的矿用自卸车车架均载装置包括车架(1)、均载装置(2)、载重检测模块、决策模块和电液控制执行模块；
所述均载装置(2)设置于车架各横梁之间的纵梁上，液压缸固定支座(21)与纵梁内侧焊接固定连接，液压缸(22)通过其法兰盘底座与支座(21)螺栓固定连接，上法兰盘(23)与液压缸(22)的活塞杆端部通过螺纹固定连接，圆形橡胶垫(24)与上法兰盘(23)固定连接；
所述载重检测模块包括压力传感器和销轴称重传感器，压力传感器用于测量自卸车举升油缸压力和均载装置中的液压缸压力，销轴称重传感器用于测量自卸车车厢与车架铰接位置的压力；
所述决策模块根据载重检测模块的反馈信息，基于自适应PID控制算法，针对均载装置中缸压小于平均压力的液压缸进行压力调控；
所述电液控制执行模块接收控制指令，完成决策任务；
其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
S1、载重检测模块通过压力传感器和销轴称重传感器获取举升油缸、各均载装置的液压缸以及车厢车架铰接位置的压力值；
S2、根据S1获取的压力值，计算此时的平均压力值：
Figure FDA0004051464840000011
其中，Fmean是平均压力，
Figure FDA0004051464840000012
是举升油缸压力和，α是举升油缸轴线与竖直方向的夹角，
Figure FDA0004051464840000013
是各均载装置中液压缸的压力和，
Figure FDA0004051464840000014
是车厢车架铰接位置的压力和，m是举升油缸的数量，n是布置在车架上的均载装置的数量；所述的平均压力值为车架均载时的压力；
S3、计算各均载装置的液压缸压力
Figure FDA0004051464840000021
与平均压力(Fmean)的差值，记为V1,V2...Vn，标记差值为负数的均载装置；
S4、决策模块针对被标记的均载装置，基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力；
S5、电液控制执行模块接收控制指令，驱动电液比例阀，提高被标记的均载装置中液压缸的压力。
2.根据权利要求1所述的一种矿用自卸车车架均载装置的均载控制方法，其特征在于：所述S4基于自适应PID算法，近似时间同步调控液压缸压力的具体方法为：
1)以平均压力与液压缸实际压力的偏差作为输入，采用粒子群算法优化PID控制的三个参数Kp,Ki,Kd，并记录每代控制系统达到稳态的时间；
2)S3中负差值最大的均载装置记为Jmax，其余负差值的均载装置记为J1,J2...Ji，Jmax在最优参数组合下的稳态时间记为t，分别计算J1,J2...Ji在控制参数寻优过程中每一代的稳态时间与t的误差；
3)选取最小误差对应的稳态时间，记为t1,t2...ti，则稳态时间t1,t2...ti对应的参数组合Kp,Ki,Kd就是J1,J2...Ji的PID控制参数。
CN202210605397.1A 2022-05-31 2022-05-31 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法 Active CN114932852B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210605397.1A CN114932852B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210605397.1A CN114932852B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114932852A CN114932852A (zh) 2022-08-23
CN114932852B true CN114932852B (zh) 2023-05-09

Family

ID=82866419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210605397.1A Active CN114932852B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114932852B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4519113B2 (ja) * 2006-09-12 2010-08-04 トヨタ自動車株式会社 車両用サスペンションシステム
CN102050068B (zh) * 2009-10-29 2013-12-25 上海宝信软件股份有限公司 一种偏载下的框架车平衡升降调节装置及其调节方法
JP5575703B2 (ja) * 2011-06-07 2014-08-20 株式会社小松製作所 ダンプトラックの積載量表示装置
CN105545836B (zh) * 2016-01-28 2017-04-12 河南骏通车辆有限公司 自卸车调平用副车架调平液压控制系统
CN105966474B (zh) * 2016-05-19 2018-09-04 大连理工大学 一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统及其设计方法
CN206456198U (zh) * 2017-01-20 2017-09-01 徐州徐工汽车制造有限公司 五轴自卸车油气悬架液压控制系统
CN207173560U (zh) * 2017-09-19 2018-04-03 中国重汽集团济南动力有限公司 一种车架结构的举升用辅助支撑系统
JP7041320B2 (ja) * 2019-03-19 2022-03-23 日立建機株式会社 ダンプトラックの荷台昇降装置
EP3994031B1 (en) * 2019-07-02 2023-08-02 Volvo Construction Equipment AB A method for determining a status of a dump body arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
CN114932852A (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4917617B2 (ja) 運搬車両
US8657083B2 (en) Method for damping relative movements occurring in a work vehicle during advance
US7726665B2 (en) Suspension system
CN109677311B (zh) 一种重型自卸车的举升平衡监测控制系统及监测控制方法
WO2011089792A1 (ja) 運搬車両
CN109228996B (zh) 建筑机械
JP7041320B2 (ja) ダンプトラックの荷台昇降装置
CN114932852B (zh) 一种矿用自卸车车架均载装置及其均载控制方法
JP2017094859A (ja) 鉱山用ダンプトラック
CN107428282B (zh) 运输用车辆
WO2021192969A1 (ja) 作業車両
US20230072784A1 (en) Movement buffering control system and method for forklift tilt cylinder based on angle compensation
US7416188B2 (en) Vehicle and a method for control thereof
JP6006046B2 (ja) 運搬車両のベッセル駆動制御装置
JP2006298519A (ja) フォークリフトの荷役制御システムおよびフォークリフトの荷役制御方法
US3203735A (en) Fluid operated tilting dump truck stabilizer
RU2584701C2 (ru) Агрегат
US11981241B2 (en) Method for determining a status of a dump body arrangement
JP4785523B2 (ja) 車載計量装置
EP4238926A1 (en) A crane assembly, and a method in relation thereto
JP2013028926A (ja) 作業機械
EP4000972B1 (en) Load carrying vehicle having a container and method for controlling the load carrying vehicle
KR101190054B1 (ko) 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법
JP2023031047A (ja) 荷台下降システムおよび運搬車
KR100226276B1 (ko) 건설기계의 적재중량 계측방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant